En nuestro Universo, con la concepción que hoy por hoy tenemos de él, se estima que sólo conocemos bien el 5% de su contenido. Todo lo que nos forma a nosotros, nuestro planeta, estrellas, etc, supone sólo ese pequeño 5%. El resto se compone en un 25% de materia oscura y un 70% de energía oscura. En este capítulo vamos a hablar de materia oscura, lo que sabemos, lo que no y lo que tratamos de entender. Adelante.
En 1933 Fritz Zwicky estaba estudiando los movimientos de las galaxias en el Cúmulo de Coma. Los movimientos de los objetos celestes dependen de su masa, ya que se mueven por efectos de atracción gravitatoria unos con otros. Según la luminosidad, hizo una estimación de la cantidad de estrellas, gas y polvo y así estimó la masa de esas galaxias, pero lo que observó no cuadraba bien con sus cálculos: las galaxias del cúmulo se movían como si tuvieran más masa de la que él era capaz de ver.
Fritz Zwicky fue el primero en documentar indicios de Materia Oscura
Este hecho quedó ahí, olvidado por la comunidad científica hasta que el 1970 le ocurrió algo parecido a Vera Rubin. Esta astrofísica estaba estudiando como rotan los objetos de nuestra galaxia según la distancia a la que están del centro galáctico. Para ello toma un cierto radio, con la luminosidad estima la cantidad de materia que hay dentro de ese radio y luego calcula la velocidad a la que deben de moverse los objetos que se encuentran en el aro justo de ese radio. Hacía esto aumentando sucesivamente el radio hasta llegar a los bordes de la galaxia.
Lo esperado es que los objetos girasen muy rápido cerca del centro y que conforme nos alejamos, cada vez lo hagan más despacio. Esto se debe a que la mayoría de las estrellas están en el centro, de manera que al ir aumentando el radio cada vez metemos dentro de nuestro aro menos estrellas. Pues bien, lo que Vera Rubin observó es que, a partir de cierta distancia, la velocidad no solamente no baja, sino que incluso aumenta un poco. Su razonamiento fue sencillo: debe haber en las afueras de nuestra galaxia materia que no estoy siendo capaz de ver y que, por tanto, estoy metiendo dentro de mi aro sin tenerla en cuenta, lo que da como resultado una velocidad más alta de la que había calculado.
Vera Rubin acuñó el término ‘Materia Oscura’ y fue la primera en asentar este concepto entre la comunidad científica
A estos dos hitos se le fueron sumando cada vez más evidencias de que en nuestro Universo hay materia que no somos capaces de ver, pero que afectan gravitatoriamente como si fuese materia normal de la de toda la vida. Por ejemplo, se encontraron lentes gravitacionales vacías. A esta materia indetectable excepto por gravedad se la llamó Materia Oscura.
¿Qué sabemos actualmente de la Materia Oscura? Pues siento decepcionaros, pero poca cosa.
- Sabemos que es neutra eléctricamente, es decir, no se ve afectada por campos magnéticos ni eléctricos, no tiene cargas positivas ni negativas.
- Sabemos que es estable, es decir, no se desintegra en plazos cortos de tiempo.
- Sabemos que es fría, es decir, que no se mueve a velocidades cercanas a las de la luz.
- Sabemos que es transparente a todas las partes del espectro electromagnético. Si le lanzamos ondas de radio, luz visible, rayos X…cualquier forma de luz conocida, ésta la atraviesa sin más, no interacciona absorbiéndola o reflejándola.
- Sabemos que interactúa con la gravedad. Sabemos que deforma el espacio-tiempo y que se ve atraída por la gravedad. A efectos gravitatorios es como la materia normal, masa.
Con estos datos, definitivamente la Materia Oscura no es Modelo Estándar. Es decir, no está formada por las partículas elementales que conocemos como neutrinos, electrones o quarks. Pero no sabemos nada más.
La Materia Oscura no es Modelo Estándar
Sin embargo, los científicos están haciendo grandes esfuerzos para detectar partículas de materia oscura aquí en la Tierra y poder estudiarlas para saber más. Hay tres vertientes de detección:
En experimentos como DAMA, NEXT, EDELWISE o CDMS lo que se intenta es observar una colisión de partícula oscura con un átomo de materia ordinaria en cristales, lo que provocaría una vibración en la red cristalina, una ionización y una señal lumínica. El problema es que hay que aislar estos detectores muy bien para evitar que partículas de materia ordinaria impacten con la red, por eso estos experimentos se encuentran en minas.
En experimentos como ANTARES, ICECUBE, PAMELA o MAGIC se trata de observar los productos de una aniquilación de partículas oscuras. Es decir, se propone que debe haber partículas y antipartículas oscuras y que cuando se encuentran se aniquilan, produciendo partículas que podrían ser materia ordinaria, como neutrinos, igual que hacen las partículas y antipartículas de materia ordinaria.
En experimentos como CMS o ATLAS en el LHC de lo que se trata es de chocar partículas de materia ordinaria a mucha velocidad para intentar que, en el maremágnum de partículas que se producen en el choque, tengamos la suerte de que haya alguna partícula oscura que podamos detectar.
A día de hoy, los resultados de todos estos experimentos son 0. No hemos conseguido detectar partículas de materia oscura y sin embargo las observaciones nos dicen que debe estar ahí.
Aún no se han podido detectar partículas de materia oscura
Pero no nos rendimos. Tenemos algunos candidatos teóricos para intentar empezar a buscar por algún sitio. Se ha hablado de algún tipo de neutrinos débiles; unas partículas hipotéticas llamadas Axiones; Neutralinos, que son partículas antisimétricas neutras; y Websilas, que son partículas hipotéticas muy masivas para explicar los rayos cósmicos de ultra-alta energía.
Hay más candidatos, e incluso una vertiente que propone que la materia oscura no existe y que lo que ocurre es que no entendemos bien la gravedad.
Nosotros, por nuestra parte, hasta aquí podemos leer.
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